На компьютере смоделировали эволюцию Вселенной

Группа ученых из разных стран мира под руководством Марка Фогельсбергера из Массачусетского технологического института (MIT) при помощи компьютера создала наиболее полную визуальную модель эволюции Вселенной, которая показывает, как формировались первые галактики вокруг сгустков таинственной субстанции – темной материи.

Наблюдать темную материю невозможно, поскольку она не имеет электромагнитного излучения и не взаимодействует с ним. Однако так как она создает гравитационные эффекты, ее можно обнаружить.

При помощи новой компьютерной модели эволюции Вселенной можно будет проверить теории о том, из чего, собственно, она состоит и как устроена. По мнению профессора Ричарда Эллиса из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене, который является одним из ведущих в мире специалистов по вопросу возникновения галактик, созданная модель просто «поразительна».

Теперь мы сможем начать понимать, как возникают звезды и галактики, и как они взаимодействуют с темной материей.

– Ричард Эллис из Калифорнийского технологического института (Caltech) в Пасадене

Профессор Карлос Френк из Даремского университета в Англии, на теориях которого и основана новая модель эволюции Вселенной, признался, что «доволен» хорошими результатами.

В обычных компьютерных моделях можно создать правдоподобно выглядящие звезды и галактики. Но всем заправляет темная материя.

– Профессор Карлос Френк из Даремского университета в Англии

Ученого радует, что компьютерное моделирование, основанное на теории, что Вселенная возникла из темной материи, оказалось таким успешным.

Авторы исследования использовали огромные вычислительные мощности для создания данной модели, в частности, новейшие суперкомпьютеры и программы Arepo, с помощью которых исследователи справились с поставленной задачей всего за три месяца.

Чтобы запустить программу и дождаться ее результатов, обычному ноутбуку потребуется около двух тысяч лет.

Сначала в модели появляются линии загадочной субстанции – ученые их называют темной материей. Она словно ветви космического древа простирается во вселенской пустоте. А спустя миллионы лет собирается в кластеры, которые впоследствии выступают в качестве исходных материалов для первых галактик.

Потом возникает обычная материя, из которой со временем появятся звезды, планеты и сама жизнь.

В самом начале происходит множество гигантских взрывов, и материя затягивается в черные дыры, откуда потом выбрасывается. В результате этого хаоса со временем появляются звезды и галактики. В конце модели предстает Вселенная, похожая на настоящую.

Руководитель исследования доктор Марк Фогельсбергер отмечает, что компьютерное моделирование подтверждает многие современные теории космологии.

Многие галактики, появившиеся в этой модели, очень похожи на галактики в реальной Вселенной. Это говорит, что наши базовые знания о том, как функционирует Вселенная, соответствуют действительности. <…> Если из компьютерного моделирования исключить темную материю, то результат не будет похож на настоящую Вселенную.

– Марк Фогельсбергер, руководитель исследования

Это компьютерное моделирование является первым, которое демонстрирует возникновение видимой материи из материи темной.

Модель позволит определить, как функционирует «темная энергия», способствующая расширению Вселенной.

В 2020 году Европейское космическое агентство планирует совершить запуск спутника «Евклид», который предназначен для измерения скорости расширения Вселенной. Чтобы использовать данные, полученные «Евклидом», надо сначала провести компьютерное моделирование функционирования темной материи, а потом сравнить эти данные с результатами «Евклида». Об этом сообщает доктор Джоанна Данкли из Оксфордского университета.

Между тем, доктор Робин Качпол из института астрономии в Кембридже считает, что несмотря на «потрясающие» результаты моделирования, «не следует очаровываться их красотой».

Оно демонстрирует что-то похожее на галактики, имея не слишком много общего с физикой появления галактик.

– Робин Качпол из института астрономии в Кембридже

^{Виртуальная Вселенная} 

^{©YouTube/ nature video}

^{©YouTube/ Mark Vogelsberger}